Forma celulei și funcția ei

O celulă este potrivită pentru ceea ce face prin forma ei și prin structurile pe care le conține. Un neuron are prelungiri prin care primește și transmite semnale către alte celule. O celulă musculară conține structuri ce permit contracția. O celulă intestinală are, pe suprafața orientată spre conținutul intestinului, mici proiecții numite microvili, care sporesc suprafața de absorbție.

Celulele folosesc energie, se adaptează și colaborează în țesuturi. O celulă nu este „mai bună” decât alta pentru că are mai multe prelungiri sau este mai mare. Contează potrivirea dintre structura ei și rolul îndeplinit în organism.

Specializarea apare în timpul dezvoltării organismului. Celule care pornesc din aceeași celulă inițială pot ajunge să arate foarte diferit. De aceea, când vezi un desen, nu încerca să ghicești funcția doar după nume. Identifică o structură observabilă și explică ce avantaj oferă. De exemplu, o suprafață mărită poate favoriza absorbția, în timp ce o prelungire lungă poate permite comunicarea la distanță. Același principiu se vede și la celulele plantelor: celulele din rădăcină pot avea peri absorbanți, iar cele din frunză, cloroplaste.

La plante și la fungi, sporii pot da naștere unor indivizi noi fără să se unească doi gameți; gameții se unesc la reproducerea sexuată. Sporii și gameții sunt celule de înmulțire, dar au roluri diferite. Compară-i cu celulele unei frunze: acestea ajută planta să se hrănească, nu formează direct un nou individ.

Specializarea rezultă din exprimarea selectivă a genelor, din organizarea citoscheletului și din distribuția organitelor. Celulele plantelor:

• De asimilație: celulele parenchimului clorofilian din mezofil (palisadice și lacunoase) au numeroase cloroplaste și realizează fotosinteza.
• Conducătoare: vasele lemnoase sunt celule moarte, cu pereți lignificați și fără citoplasmă, prin care circulă seva brută (apă și săruri minerale); tuburile ciuruite ale liberului sunt celule vii, fără nucleu în stadiul funcțional, cu plăci ciuruite, însoțite de celule anexe cu nucleu; ele conduc seva elaborată.
• De apărare: celulele epidermice, acoperite cu cuticulă, celulele suberului (moarte, cu pereți impregnați cu suberină) și peri protectori.
• Secretoare: perii glandulari, celulele din canalele rezinifere ale coniferelor și celulele laticifere produc și elimină rășini, latex, uleiuri volatile sau nectar.

Celulele vertebratelor:

• Epiteliale: acoperă suprafețe (epiteliul pavimentos al pielii), absorb (enterocitele au microvili), secretă (celulele caliciforme produc mucus) sau mișcă mucusul (celulele ciliate din trahee).
• Nervoase: neuronul are corp celular, dendrite care primesc impulsul și un axon care îl transmite; celulele gliale hrănesc și susțin neuronii.
• Conjunctive: fibroblastele produc fibre și matrice, adipocitele stochează lipide, condrocitele și osteocitele se află în cartilaj și în os, iar celulele sângelui (hematii și leucocite) au rol în transport și apărare.

Celulele de înmulțire. Ovulul este mare, nemobil și bogat în rezerve; spermatozoidul uman, de aproximativ $50$–$60\mu \mathrm{m}$, are cap cu nucleu și acrozom, piesă intermediară cu mitocondrii și un flagel. La animale gameții se formează prin meioză. Sporii mușchilor și ai ferigilor se formează prin meioză în sporangi, iar gameții plantelor se formează prin mitoză în gametofit.

La fungi celulele de înmulțire sunt sporii, haploizi, care germinează și dau hife, din care se formează un miceliu nou. Mucegaiul de pâine (Mucor) formează spori într-un sporange ridicat pe o hifă; sporii asexuați se formează prin mitoză. Mucegaiul verde (Penicillium) formează conidii în lanțuri la capătul hifelor. La ciupercile cu pălărie (Agaricus), basidiosporii se formează prin meioză pe lamelele pălăriei, în celule numite bazidii. Drojdia de bere (Saccharomyces) este o ciupercă unicelulară care se înmulțește prin înmugurire: celula-mamă formează un mugure, care devine celulă-fiică.

Exemplu rezolvat 1: numărul de hematii. Sângele unui adult are aproximativ $5\mathrm{L}$ și $5\cdot 10^6$ hematii pe $\mathrm{m}{\mathrm{m}}^3$. Câte hematii conține?

1. Un litru are $10^6\mathrm{m}{\mathrm{m}}^3$, deci $5\mathrm{L}$ au $5\cdot 10^6\mathrm{m}{\mathrm{m}}^3$.
2. Numărul de hematii: $5\cdot 10^6\cdot 5\cdot 10^6=2,5\cdot 10^{13}$.
3. Hematia matură nu are nucleu și conține hemoglobină, de aceea transportă gaze în cantitate mare.

Exemplu rezolvat 2: potrivirea structură–funcție. Stabilește tipul celulei: (a) celulă fusiformă, cu un singur nucleu central, din peretele intestinului; (b) celulă moartă, cu pereți lignificați și lumen larg, din lemn; (c) celulă cilindrică, cu microvili și multe mitocondrii; (d) celulă cu mai multe dendrite și un axon.

1. (a) Forma fusiformă și nucleul unic central indică celula musculară netedă.
2. (b) Celula moartă cu pereți lignificați este vasul lemnos, specializat pentru conducerea sevei brute.
3. (c) Microvilii măresc suprafața de absorbție, iar mitocondriile oferă ATP pentru transportul activ: enterocit.
4. (d) Dendritele primesc, axonul transmite semnale: neuron.

Leagă structura de mecanism: microvilul mărește suprafața de absorbție, mitocondria susține producția de ATP, iar membrana cu proteine specializate permite transport sau semnalizare. Nu confunda microvilii cu cilii: primii sunt asociați mai ales cu creșterea suprafeței, ceilalți pot deplasa lichidul de la suprafața unor epiteliuri. Un desen schematic arată funcția doar dacă identifici corect tipul de celulă și structurile sale.

Enumerări de reținut. Fibra musculară striată scheletică este un sincițiu cu mulți nuclei dispuși sub membrană, iar celula cardiacă are un singur nucleu central și discuri intercalare care permit propagarea rapidă a excitației. Epiteliile se clasifică după forma celulelor (pavimentoase, cubice, cilindrice) și după numărul straturilor (simple, stratificate). Hematiile mamiferelor sunt anucleate, ca și tuburile ciuruite din liber; vasele lemnoase sunt celule moarte. Ovulul este celulă haploidă mare, iar spermatozoidul este haploid și mobil. Specializarea nu modifică, de regulă, genele din nucleu: celulele somatice cu nucleu ale unui organism au același genom și exprimă gene diferite. Excepții sunt gameții, care au jumătate din cromozomi, și limfocitele B și T, care își rearanjează unele gene ale anticorpilor și ale receptorilor. Excepția este hematia mamiferelor, care își pierde nucleul la maturare.

Exemplu în format de admitere (complement grupat). Despre celulele specializate sunt corecte afirmațiile:

1. Vasele lemnoase sunt formate din celule moarte, cu pereți lignificați.
2. Tuburile ciuruite conțin celule vii, lipsite de nucleu în stadiul funcțional.
3. Celulele musculare netede sunt fusiforme și au un singur nucleu.
4. Celulele caliciforme au rol conducător.

• a) „Numai afirmațiile 1, 2 și 3 sunt corecte.”
• b) „Numai afirmațiile 1 și 3 sunt corecte.”
• c) „Numai afirmațiile 2 și 4 sunt corecte.”
• d) „Numai afirmația 4 este corectă.”
• e) „Toate afirmațiile sunt corecte sau toate sunt false.”

Răspuns: a. 1) Adevărată. 2) Adevărată: celulele anexe, cu nucleu, le susțin funcția. 3) Adevărată. 4) Falsă: celulele caliciforme sunt secretoare de mucus.

Greșeli frecvente

• Greșit: Celulele unui organism au funcții identice fiindcă provin din aceeași celulă inițială.
  Corect: Diferențierea produce tipuri celulare cu funcții distincte.
• Greșit: Microvilii și cilii au aceeași funcție.
  Corect: Microvilii măresc suprafața; cilii mobili pot deplasa lichidul.
• Greșit: Tuburile ciuruite și vasele lemnoase conduc aceeași sevă.
  Corect: Vasele lemnoase conduc seva brută, iar tuburile ciuruite seva elaborată.
• Greșit: Toate celulele musculare sunt striate și au mai mulți nuclei.
  Corect: Doar fibra scheletică are mulți nuclei; celula cardiacă are unul, iar celula netedă este nestriată.

Înainte și după